开关磁阻电机转矩脉动结构性抑制方法研究
发布时间：2023-06-02 19:21
随着环境污染和能源危机的日益加重,环保、节能的新能源汽车受到人们的广泛关注。电机驱动系统是新能源汽车的核心部件之一,对其关键技术的研究具有重要意义。开关磁阻电机具有结构简单、运行效率高、控制灵活、起动转矩大、转子无冷却要求等优点,使其在航空、采矿等领域得到了广泛的应用。但是由于开关磁阻电机自身转矩脉动较大等缺点,限制了其在新能源汽车领域的应用。本文针对开关磁阻电机转矩脉动抑制结构进行研究,首先对开关磁阻电机工作原理及其基本方程进行了介绍,以电机线性模型为基础对电磁转矩进行了解析,并在此基础上从电机本体结构及电机控制策略两方面深入分析了开关磁阻电机转矩脉动成因。选取一台1.5kW、12/8极开关磁阻电机作为样机,建立了样机模型并使用有限元法对电机性能进行了仿真计算。搭建了样机实验平台,开展了样机运行实验,通过比较实测数据与有限元仿真数据,验证了电机模型的有效性。以样机模型为基础,分析了电机定子外径、绕组匝数、极弧系数等基本结构参数对转矩波形、电机转矩脉动、平均输出转矩等性能的影响,得出了每个结构参数对电机转矩输出的影响规律。基于软件集成的方法搭建了电机结构参数优化平台,该平台通过软件之间...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景意义
1.2 开关磁阻电机研究现状
1.2.1 电机高精度建模
1.2.2 转矩脉动抑制方法
1.2.3 无位置传感器技术
1.2.4 开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究存在的不足
1.3 课题来源及本文研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 本文研究内容
第二章 开关磁阻电机电磁转矩特性分析
2.1 开关磁阻电机基本原理
2.1.1 开关磁阻电机驱动系统
2.1.2 开关磁阻电机基本结构及运行原理
2.2 开关磁阻电机的基本方程式
2.2.1 电动势平衡方程
2.2.2 转矩平衡方程
2.2.3 机电联系方程
2.3 开关磁阻电机线性模型
2.3.1 绕组电感
2.3.2 绕组磁链
2.3.3 绕组电流
2.3.4 电磁转矩
2.4 开关磁阻电机转矩脉动原因分析
2.5 本章小结
第三章 开关磁阻电机电磁学模型建立与验证
3.1 电机有限元模型建立
3.2 电机性能仿真
3.2.2 电机特性仿真
3.2.3 电机运行仿真
3.3 样机运行实验及模型验证
3.3.1 实验平台
3.3.2 实验结果及模型验证
3.4 本章小结
第四章 基本结构参数对转矩脉动影响分析及多目标优化
4.1 开关磁阻电机结构参数对转矩脉动的影响分析
4.1.1 转矩脉动影响因素研究方法
4.1.2 定子外径对转矩脉动的影响
4.1.3 转子外径对转矩脉动的影响
4.1.4 铁心长度对转矩脉动的影响
4.1.5 绕组匝数对转矩脉动的影响
4.1.6 定、转子极弧系数对转矩脉动的影响
4.1.7 定子轭高对转矩脉动的影响
4.1.8 转子轭高对转矩脉动的影响
4.2 电机结构参数优化数学模型建立
4.2.1 设计变量选取及取值范围确定
4.2.2 优化目标的确定
4.2.3 约束条件的建立
4.2.4 优化算法的选择
4.3 基于软件集成平台的开关磁阻电机结构参数优化
4.3.1Isight-Ansoft Maxwell集成优化流程
4.3.2 集成优化平台建立
4.3.3 优化结果分析
4.3.4 电机性能对比
4.4 本章小结
第五章 基于转子结构改进的转矩脉动抑制方法
5.1 电磁力与转矩脉动现象的关系
5.2 基于麦克斯韦应力法的开关磁阻电机磁场力分析
5.3 基于转子齿两侧开孔的转矩脉动抑制结构
5.3.1 转矩脉动抑制原理
5.3.2 转矩脉动抑制效果验证
5.3.3 开孔参数对转矩脉动的影响
5.4 开孔参数多目标优化
5.4.1 优化数学模型
5.4.2 优化平台及流程
5.4.3 优化结果分析
5.5 结构性转矩脉动抑制方案
5.6 本章小结
总结与展望
论文总结
研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3827882
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景意义
1.2 开关磁阻电机研究现状
1.2.1 电机高精度建模
1.2.2 转矩脉动抑制方法
1.2.3 无位置传感器技术
1.2.4 开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究存在的不足
1.3 课题来源及本文研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 本文研究内容
第二章 开关磁阻电机电磁转矩特性分析
2.1 开关磁阻电机基本原理
2.1.1 开关磁阻电机驱动系统
2.1.2 开关磁阻电机基本结构及运行原理
2.2 开关磁阻电机的基本方程式
2.2.1 电动势平衡方程
2.2.2 转矩平衡方程
2.2.3 机电联系方程
2.3 开关磁阻电机线性模型
2.3.1 绕组电感
2.3.2 绕组磁链
2.3.3 绕组电流
2.3.4 电磁转矩
2.4 开关磁阻电机转矩脉动原因分析
2.5 本章小结
第三章 开关磁阻电机电磁学模型建立与验证
3.1 电机有限元模型建立
3.2 电机性能仿真
3.2.2 电机特性仿真
3.2.3 电机运行仿真
3.3 样机运行实验及模型验证
3.3.1 实验平台
3.3.2 实验结果及模型验证
3.4 本章小结
第四章 基本结构参数对转矩脉动影响分析及多目标优化
4.1 开关磁阻电机结构参数对转矩脉动的影响分析
4.1.1 转矩脉动影响因素研究方法
4.1.2 定子外径对转矩脉动的影响
4.1.3 转子外径对转矩脉动的影响
4.1.4 铁心长度对转矩脉动的影响
4.1.5 绕组匝数对转矩脉动的影响
4.1.6 定、转子极弧系数对转矩脉动的影响
4.1.7 定子轭高对转矩脉动的影响
4.1.8 转子轭高对转矩脉动的影响
4.2 电机结构参数优化数学模型建立
4.2.1 设计变量选取及取值范围确定
4.2.2 优化目标的确定
4.2.3 约束条件的建立
4.2.4 优化算法的选择
4.3 基于软件集成平台的开关磁阻电机结构参数优化
4.3.1Isight-Ansoft Maxwell集成优化流程
4.3.2 集成优化平台建立
4.3.3 优化结果分析
4.3.4 电机性能对比
4.4 本章小结
第五章 基于转子结构改进的转矩脉动抑制方法
5.1 电磁力与转矩脉动现象的关系
5.2 基于麦克斯韦应力法的开关磁阻电机磁场力分析
5.3 基于转子齿两侧开孔的转矩脉动抑制结构
5.3.1 转矩脉动抑制原理
5.3.2 转矩脉动抑制效果验证
5.3.3 开孔参数对转矩脉动的影响
5.4 开孔参数多目标优化
5.4.1 优化数学模型
5.4.2 优化平台及流程
5.4.3 优化结果分析
5.5 结构性转矩脉动抑制方案
5.6 本章小结
总结与展望
论文总结
研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3827882
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